ELE204 Reguleringsteknikk 1

Innhold og oppbygning

Emnet omhandler grunnleggende prinsipper for modellering, simulering, analyse og design av klassiske, monovariabel (SISO = single-input-single-output) reguleringssystemer ved bruk av PID og 'lag-lead' regulator for de mest brukte industrielle anvendelser.

Emnet tar tema innen elektrisitetslære, mekanikk, fluidmekanikk og elektromagnetisme fra klassisk fysikk, samt calculus, lineære systemer og stabilitet fra matematikk for å danne et naturvitenskapelig fundament for arbeidet med dynamiske, automatiserte systemer innen teknologiske fag.

Undervisningen inneholder forelesning, oppgaveregning og praktiske oppgaver både i klassen og på laboratoriet. Bruk av PC med teknisk basert programvare og simuleringsverktøy som Matlab for både kontroll, prosessering, lagring og presentasjon av data er sentralt i kurset.

Reguleringsteknikk 1 gir en innføring i følgende konsepter og temaer:

• Dynamisk modellering av fysiske SISO grunnsystemer som elektriske, mekaniske og elektromekaniske, ved hjelp av fysiske prinsipp.
• Matematisk modellering av (LTI = Linear-Time-Invariant) systemer ved hjelp av differensiallikninger, sprangrespons og linearisering.
• Reduksjon av mer komplekse systemer ved hjelp av blokkdiagram eller signaldiagram.
• Frekvensanalyse ved bruk av Bodediagram.
• Stabilitetsanalyse.
• Stasjonæravvik.

Lag-Lead- og PID-regulatordesign.

Læringsutbytte

Kunnskaper:

• Kandidaten kjenner til modellering av grunnleggende dynamiske prosesser og mer komplekse, sammensatte systemer fra grunnleggende prosesser.
• Kandidaten kjenner til grunnleggende bruk av sensor-, aktuator- og målesystemer i modellering av prosesser i åpen sløyfe og lukkede sløyfe med negativ tilbakekopling samt analyse av stabilitet.
• Kandidaten kjenner til hvordan prosessmodellering og krav som avvik, frekvens- og tidsegenskaper samt systemets transientrespons er nødvendige verktøy for å kunne beskrive, designe og simulere klassiske SISO reguleringssystemer.

Ferdigheter

• Kandidaten kan anvende fysiske prinsipper og begreper innen matematisk beskrivelse og analyse av flerfaglige dynamiske systemer.
• Kandidaten behersker grunnleggende dynamisk modellering og kan estimere prosess parametere både fra teori og eksperiment, beregne nødvendige regulatorer ut fra modellen til prosessen, krav om stabilitet samt ulike krav som stilles om reguleringssystemets egenskaper.
• Kandidaten kan innhente, prosessere og presentere numeriske data fra eksperimenter og sammenlikne og analysere disse med data fra teoretisk design og simuleringsverktøy.

Generell kompetanse

• Kandidaten kan oppnå relevante svar på faglige problemstillinger innen automatisering gjennom bruk av metoder og undersøkelser fra dynamiske systemer og reguleringsteknikk.
• Kandidaten har forståelse for automatikkingeniørens rolle i samspillet mellom den teknologiske utvikling og samfunnets behov.

Krav til forkunnskaper

Ingen

Anbefalte forkunnskaper

• Matematikk 1
• Matematikk 2

Undervisnings- og læringsformer

 Forelesninger, laboratorie arbeid og regneøvinger med bruk av PC og dataverktøy.

Obligatorisk læringsaktivitet

2 obligatoriske innleveringer, 1 laboratorieøving med obligatorisk fremmøte.

Godkjente obligatoriske arbeidskrav er gyldige i hele utdanningsperioden.

Vurderingsform

Skriftlig skoleeksamen, 3 timer. Tid og sted for eksamen blir opplyst på Studentweb.

Karakterskala A-F, der F tilsvarer ikke bestått.

Eksamen vil bli gitt på engelsk dersom engelskspråklige studenter.

Hjelpemidler ved eksamen

Lærebøker, forelesningsnotater og forelesningsvideoer, egne notater (stiftet/bundet), men ikke løse ark. Alle typer kalkulator. PC, iPad/nettbrett med bruk av all undervisningsbasert programvare unntatt alle typer kommunikasjonsprogramvare.

Mer om hjelpemidler

Faglig overlapping

• ELE104 - Reguleringsteknikk 1 med fysikk - Reduksjon: 5 studiepoeng
• EL2-201 - Reguleringsteknikk - Reduksjon: 5 studiepoeng
• ING3056 - Reguleringsteknikk - Reduksjon: 5 studiepoeng
• ELE204D - Reguleringsteknikk 1 - Reduksjon: 5 studiepoeng